Le futur des voitures électriques s’annonce radieux avec le projet BatMan, une initiative audacieuse menée par les chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL). Au cœur de cette avancée, une percée technologique qui promet de transformer notre approche de la mobilité électrique : un nouveau processus de fabrication d’électrodes, employant des lasers pour booster l’efficacité, accélérer la vitesse de charge et prolonger l’autonomie des batteries des véhicules électriques. Décryptage !
Perfectionner les électrodes des batteries : quel intérêt ?
Au cœur des enjeux de l’industrie des véhicules électriques se trouve la quête d’une batterie révolutionnaire, conjuguant rapidité de charge et coûts de fabrication maîtrisés, sans compromis sur la performance. Le projet BatMan, porté par le National Renewable Energy Laboratory (NREL), vient justement pour y répondre, avec une innovation majeure : l’usage du laser pour transformer la fabrication des électrodes.
Dans le détail, cette avancée technique permet d’affiner les microstructures des matériaux d’électrodes, optimisant ainsi leur fonctionnement. La recherche a prouvé que la composition, l’épaisseur et l’architecture de l’anode et de la cathode sont déterminantes pour les performances globales de la batterie, influençant directement sa capacité, sa tension et sa rapidité de charge.
L’évolution des électrodes
D’après Nexteer, augmenter l’épaisseur des électrodes représente une avancée prometteuse, capable de booster la densité énergétique d’une cellule de batterie de près de 16 %. Cependant, cette modification, aussi avantageuse soit-elle en termes de capacité, n’est pas sans défis. Elle peut, en effet, entraîner un ralentissement du processus de chargement et potentiellement compromettre la longévité de la batterie. Face à ces obstacles, une équipe de chercheurs s’est penchée sur la structure interne même de l’électrode pour trouver des solutions innovantes.
Leur exploration révèle que les pores microscopiques au sein de l’électrode jouent un rôle clé dans l’efficacité de la batterie. Ces minuscules cavités servent de canaux, facilitant la diffusion ionique, essentielle pour les phases de charge et de décharge. En optimisant la configuration de ces pores, les scientifiques ont réussi à accélérer le mouvement des ions à travers l’électrode, améliorant ainsi la rapidité de charge sans compromettre la santé de la cellule. En plus d’accroître la vitesse, ce progrès technique améliore aussi le processus de saturation de l’électrolyte, rendant le mouillage de l’électrode plus efficace.
Repousser les frontières de la batterie pour véhicules électriques
Le National Renewable Energy Laboratory (NREL), en collaboration étroite avec Clarios, Amplitude Laser Group et Liminal Insights, a franchi un nouveau cap dans l’amélioration des batteries pour véhicules électriques (VE). Au cœur de cette exploration technologique, un modèle analytique avancé de diffusion et d’optimisation a été mis en œuvre pour redéfinir le design du réseau de pores secondaires des batteries lithium-ion. Cette approche a permis aux chercheurs d’évaluer minutieusement les configurations optimales des canaux de pores à l’intérieur des électrodes, essentiels à la performance globale de la batterie.
L’utilisation d’un Algorithme Génétique a par ailleurs permis à l’équipe d’explorer les limites matérielles du laser dédié à la création des pores, et de ce fait, d’affiner les modèles pour découvrir la disposition la plus efficace. L’innovation ne s’arrête pas là : les scientifiques ont identifié une configuration hexagonale idéale pour les pores, avec une profondeur correspondant à la moitié de l’épaisseur du revêtement de l’électrode, complétée par des canaux droits traversant la largeur de l’électrode pour optimiser le processus de mouillage.
Ce qui distingue véritablement cette recherche, c’est l’application de pulsations laser pour une modification rapide et précise des structures des matériaux de batterie. Cette technique, alliée à un procédé de modelage laser à haut débit, ouvre la voie à une fabrication plus efficiente et économique, potentiellement compatible avec les techniques de production rouleau à rouleau.
